JPS63243753A - セラミツクス焼結体の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野〉 本発明はセラミックス焼結体に存在する欠陥をアコース
ティックエミッション信号を用いて検査する検査方法で
ある。

（従来の技術） 従来、セラミックス焼結体の内部に存在する欠陥を非破
壊法により検査する方法として、アコースティックエミ
ッション法が開示されている。

この検査方法は、セラミックス焼結体にの内部に欠陥が
存在すると、セラミックス焼結体に負荷を加えた時に、
セラミックス焼結体が破壊に至るよりも小さな応力の状
態の下でセラミックス焼結体の内部の欠陥の近傍で生じ
る弾性歪みによりアコースティックエミッション（超音
波Ｉｉ域の弾性波：以下ＡＥと称する。）信号が発生す
ることを利用するものであり、非破壊検査によりセラミ
ックス焼結体に存在する微少な欠陥も検査することがで
きるという特徴がある。すなわち、セラミックス焼結体
にある負荷を加えた時に、セラミックス焼結体にＡＥ倍
信号発生するとセラミックス焼結体の内部に欠陥が存在
することを知ることができ、且つＡＥの発生する度合い
が大きいとセラミックス焼結体に存在する欠陥も大きい
ことを知ることが出来る。

従って、従来よりこの検査方法を利用して、セラミック
ス焼結体において発生するＡＥ倍信号計測し、そのＡＥ
倍信号発生数、発生率、発生エネルギーなどによりセラ
ミックス焼結体に存在する欠陥を評価することが行なわ
れている。

（発明が解決しようとする問題点） しかして、セラミックス焼結体で発生するＡＥ倍信号利
用してセラミックス焼結体の欠陥の検査を行なう場合に
は、セラミックス焼結体を冶具で支持して負荷を加え、
セラミックス焼結体で発生するＡＥ倍信号センサで検出
して、センサで検出したＡＥ倍信号計測回路で処理する
ようにしている。この場合、センサで受ける信号には、
セラミックス焼結体で発生するＡＥ倍信号けでなく、治
具と試験片（セラミックス焼結体）ととのこすれや治具
のこすれにより発生する電気的雑音および礪械的雑音が
混入している。そして、セラミックス焼結体で発生する
ＡＥ倍信号大変小さく、前記電気的雑音や別棟的雑音と
の判別が困難である。

このため、従来よりセラミックス焼結体において欠陥の
存在を起因として発生したＡＥ倍信号、他の原因により
発生した雑音とを区分するために、信号のレベルに対す
るしきい値を設定し、一定レベル以上の信号のみの信号
を取上げる方法、一定の計測領域を設定する方法（コイ
ンシデンス方法）、検出信号をフィルターに通す方法な
どの方法を採用して、雑音を排除するようにしている。

しかしながら、これらの方法は全てセラミックス焼結体
に存在する欠陥を原因として発生したものではなく、雑
音をカットする一般的な方法に過ぎず、従ってこれらの
方法では、雑音をＡＥ倍信号ら確実に排除すること困難
であり、雑音をＡＥ倍信号して計測したり、ＡＥ倍信号
雑音としてカットしてしまうことがあった。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、セラミッ
クス焼結体から発生するＡＥ倍信号雑音とを明確に判別
して、ＡＥ倍信号用いてセラミックス焼結体の欠陥を正
確に検査できるセラミックス焼結体の検査方法を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成〕 （問題点を解決するための手段と作用）前記目的を達成
するために本発明のセラミックス焼結体の検査方法は、
セラミックス焼結体に負荷を加え、セラミックス焼結体
において発生するアコースティックエミッション信号を
センサで検出してセラミックス焼結体における欠陥を検
査するに際して、センサが検出した信号のうちセラミッ
クス焼結体の材質に応じた特定の周波数領域にピーク値
を持つ信号のみをセラミックス焼結体からのアコーステ
ィックエミッション信号として取上げ、この周波数特性
を持つ信号を受けた時にセラミックス焼結体における欠
陥の存在を検出することを特徴とするものである。

本発明の発明者は、セラミックス焼結体において発生す
るアコースティックエミッションを用いてセラミックス
焼結体における欠陥を検査するに際して、ＡＥ倍信号雑
音とを判別する方法について種々研究を重ねてきた。

この結果、発明者はＡＥ信号波形の周波数スペクトルが
、セラミックス焼結体の欠陥から発生したＡＥ倍信号特
性を示すと考え、第１図に示す方法によりＡＥ倍信号解
析する実験を行なった。すなわち、試験片１として常圧
焼結した窒化けい素（ＳｉｇＮ＋）を用いた。試験片１
をその両端を支持して試験治具２に載せ、試験片１の中
央に負荷を加えて試験片１に対して曲げ試験を行なった
。

試験治具１には周波数がフラットな特性を持つセンサ３
を取付け、試験片１の曲げ試験に伴い試験器５で増幅し
、さらに弁別器６で一定のしきい値以上の信号のみを計
数器７およびエネルギー検出器８に通して記録針９でＡ
Ｅ倍信号発生数、発生エネルギーを記録する。また、主
増幅器５の出力信号を高速のＡ／Ｄ変換器１０でデジタ
ル信号化した後に、周波数分析器１１で高速フーリエ変
換処理を行なうことによりＡＥ倍信号スペクトルを得る
。得られた周波数スベクトラルを分析した結果、全ての
ＡＥ倍信号雑音ではない）は５０〜１５０に陽の周波数
領域にピーク値を持つ固有の周波数特性を示すことが分
った。すなわち、窒化けい素焼粘体において欠陥が存在
する場合には、５０〜１５０ＫＨｚの周波数領域にピー
ク値を持つ固有の周波数特性を示すＡＥ倍信号発生する
ことを見出した。従って、５０〜１５０ＫＨｚの周波数
領域にピーク値を持つ周波数特性を示す信号のみを窒化
けい素焼粘体の欠陥に起因する真のＡＥ倍信号して取上
げることにより、窒化けい素焼粘体における欠陥の検査
をＡＥ倍信号用いて高い精度で行なうことができること
になる。

以上の実験は窒化けい素焼粘体を対象にして行なってい
るが、他の材質のセラミックス焼結体の場合に対して同
じ実験を行ない、セラミックス焼結体から発生するＡＥ
倍信号解析すると、ＡＥ倍信号そのセラミックス焼結体
の材質に応じて特有の周波数領域にピーク値をもつ固有
の周波数特性を示していることが分る。例えば、ジルコ
ニア（Ｚｒ２０３　＞は２００〜３００　Ｋ　Ｈｚ　（
Ｄ周波数領域にピーク値を持つＡＥ倍信号発生する。こ
のため、予め各材質のセラミックス焼結体のへＥ信号に
おける周波数特性を解析しておき、ＡＥ倍信号利用した
欠陥検査を行なう場合には、ＡＥ倍信号特定の周波数特
性を示す信号に着目することにより高い精度をもってセ
ラミックス焼結体に存在する欠陥の検査を行なうことが
出来ることになる。

以下本発明について説明する。

先ず本発明による検査方法は、単体のセラミックス焼結
体に対してその欠陥の検査を行なうことができる。

この場合には、セラミックス焼結体に対して機械的負荷
または熱的負荷を加える。そして、第１図で示す装置を
用いてセラミックス焼結体に負荷を加えた時に発生する
信号をセンサで受け、この信号の周波数特性を解析する
。セラミックス焼結体の内部に欠陥が存在する場合には
、セラミックス焼結体においてその材質に応じた特定の
周波数領域にピーク値を持つ周波数特性を示すＡＥ倍信
号発生する。このため、予め検査対象となるセラミック
ス焼結体のＡＥｆｆ：＠の周波数特性を解析しておき、
このデータに基づいてセンサで受けた信号を解析して特
定の周波数領域にピーク値を持つ特定の周波数成分のみ
を着目する。そして、センサで受けた信号の中に特定の
周波数成分の信号が存在する場合は、セラミックス焼結
体の内部に欠陥が存在していることが分る。これにより
セラミックス焼結体から発生する真のＡＥ倍信号雑音と
明確に判別して取上げることができる。また、このＡＥ
倍信号の発生数、発生率、発生エネルギーを計測してセ
ラミックス焼結体の欠陥の状態を知ることができる。

また、本発明の検査方法は、セラミックス焼結体と他の
部材を組合わせた複合材料において、セラミックス焼結
体または組合わせた他の部材のいずれかに欠陥が存在し
ていることを判別して検査することができる。この場合
には、セラミックス焼結体と他の部材との複合部材に対
して負荷を加え、第１図で示すす装置を用いて信号を計
数して解析することにより、この信号のなかにセラミッ
クス焼結体の材質に応じた固有の周波数成分が存在する
場合には、セラミックス焼結体に欠陥が存在しているこ
とが分る。もし、信号にこの周波数成分が存在していな
い場合には、セラミックス焼結体に欠陥が存在するので
はなく、相手の部材部材に欠陥が存在していることが分
る。例えばセラミックス焼結体とセラミックス焼結体と
を接合してなる接合体の場合には、どのセラミックス焼
結体に欠陥が存在しているかが分る。また、セラミック
ス焼結体と金属体を接合してなる接合体の場合には、セ
ラミックス焼結体または金属体のいずれに欠陥が存在し
ているかが分る。さらに、セラミックスファイバーを混
入した複合材料の場合には、セラミックスファイバーか
母材のいずれに欠陥が存在しているかが分る。

このようにセラミックス焼結体と他の材質の部材と組合
わせにおいては、異物の欠陥の判別を明確に行なうこと
ができる。

（実施例） 本発明の実施例について説明する。

５ｉｓＮ＋焼結体とＺｒ２ｏ３焼結体とを無殿接着剤で
接合してなる接合体に対して２０ＫＩ／ａＩ２の荷重を
加えて曲げ試験を行なった。そして、第１図に示す装置
を用いてこの曲げ試験において発生する信号を計測した
。この結果、５０〜１５０ＫＨ２の周波数領域において
ピーク値を示す周波数特性の信号を見出Ｖした。これに
よりＳｉ３Ｎ＋焼結体に欠陥が存在していることが分っ
た。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のセラミックス焼結体の検査
方法によれば、セラミックス焼結体に対して負荷を加え
た時に発生する信号を検出し、この信号の中にセラミッ
クス焼結体の材質に応じた特定の周波数領域にピーク値
を持つ周波数特性を示す信号を、セラミックス焼結体の
欠陥の存在により発生する真のＡＥ倍信号して取上げる
ことにより、真のＡＥ倍信号雑音と区分して明確に判別
することができ、セラミックス焼結体に存在する欠陥を
高い精度で正確に検査することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の検査方法に用いる検査装置の一例を示
す電気回路図である。 １・・・試験片〈セラミックス焼結体）、２・・・試験
治具、３・・・センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　セラミックス焼結体に負荷を加え、前記セラミックス
   焼結体において発生するアコースティックエミッション
   信号をセンサで検出して、前記セラミックス焼結体にお
   ける欠陥を検査するに際して、前記センサで検出する信
   号のうち前記セラミックス焼結体の材質に応じた特定の
   周波数領域にピーク値を持つ信号のみを前記セラミック
   ス焼結体からのアコースティックエミッション信号とし
   て取上げ、この周波数特性を持つ信号を検出した時に前
   記セラミックス焼結体における欠陥の存在を検出するこ
   とを特徴とするセラミックス焼結体の検査方法。